Первый телескоп был построен в 1609 году итальянским астрономом Галилео Галилеем . Ученый, основываясь на слухах об изобретении голландцами зрительной трубы, разгадал ее устройство и изготовил образец, который впервые использовал для космических наблюдений. Первый телескоп Галилея имел скромные размеры (длина трубы 1245 мм, диаметр объектива 53 мм, окуляр 25 диоптрий), несовершенную оптическую схему и 30-кратное увеличение.Но позволил сделать целую серию замечательных открытий: обнаружить четыре спутника планеты Юпитер , фазы Венеры , пятна на Солнце, горы на поверхности Луны, наличие у диска Сатурна придатков в двух противоположных точках.
Прошло более четырехсот лет - на земле и даже в космосе современные телескопы помогают землянам заглянуть в далекие космические миры. Чем больше диаметр зеркала телескопа, тем мощнее оптическая установка.
Многозеркальный телескоп
Расположен на горе Маунт-Хопкинс, на высоте 2606 метров над уровнем море, в штате Аризона в США . Диаметр зеркала этого телескопа – 6,5 метров . Этот телескоп был построен еще в 1979 году. В 2000 году он был усовершенствован. Многозеркальным он называется, потому что состоит из 6 точно подогнанных сегментов, составляющих одно большое зеркало.
Телескопы Магеллана
Два телескопа, “Магеллан -1″ и “Магеллан-2″, находятся в обсерватории “Лас-Кампанас” в Чили , в горах, на высоте 2400 м, диаметр их зеркал 6,5 м у каждого . Телескопы начали работать в 2002 году.
А 23 марта 2012 года начато строительство еще одного более мощного телескопа «Магеллан» - «Гигантского Магелланова Телескопа», он должен вступить в строй в 2016-м. А пока взрывом была снесена вершина одной из гор, чтобы расчистить место для строительства. Гигантский телескоп будет состоять из семи зеркал по 8,4 метра каждое, что эквивалентно одному зеркалу диаметром 24 метра, за это его уже прозвали “Семиглаз”.
Разлученные близнецы телескопы «Джемини»
Два телескопа-брата, каждый из которых расположен в другой части света. Один – «Джемини север» стоит на вершине потухшего вулкана Мауна-Кеа на Гавайях , на высоте 4200 м. Другой – «Джемини юг», находится на горе Серра-Пачон (Чили) на высота 2700 м.
Оба телескопа идентичны, диаметры их зеркал составляют 8,1 метра , построены они в 2000 г. и принадлежат обсерватории «Джемини». Телескопы расположены на разных полушариях Земли, чтобы было доступно для наблюдения все звездное небо. Системы управления телескопами приспособлены для работы через интернет, поэтому астрономам не приходится совершать путешествия к разным полушариям Земли. Каждое из зеркал этих телескопов составлено из 42 шестиугольных фрагментов, которые были спаяны и отполированы. Эти телескопы созданы по самым совершенным технологиям, что делает обсерваторию «Джемини» одной из передовых астрономических лабораторий на сегодняшний день.
Северный "Джемини" на Гаваях
Телескоп «Субару»
Этот телескоп принадлежит Японской Национальной Астрономической Обсерватории. А расположен на Гавайях, на высоте 4139 м, по соседству с одним из телескопов «Джемини». Диаметр его зеркала – 8,2 метра . «Субару» оснащенкрупнейшим в мире «тонким» зеркалом.: его толщина – 20 см., его вес - 22,8 т. Это позволяет использовать систему приводов, каждый из которых передает свое усилие на зеркало, придавая ему идеальную поверхность в любом положении, что позволяет добиться самого лучшего качества изображения.
С помощью этого зоркого телескопа была открыта самая далекая из известных на сегодняшний день галактик, расположенная на расстояние 12,9 млрд. св. лет, 8 новых спутников Сатурна, сфотографированы протопланетные облака.
Кстати, «субару» по-японски значит «Плеяды» - название этого красивейшего звездного скопления.
Японский телескоп "Субару" на Гаваях
Телескоп Хобби-Эберли (НЕТ)
Расположен в США на горе Фолкс, на высоте 2072 м, и принадлежит обсерватории Мак-Дональд. Диаметр его зеркала около 10 м . Несмотря на внушительные размеры, Хобби-Эберли обошелся своим создателям всего в 13,5 млн. долларов. Сэкономить бюджет удалось благодаря некоторым конструктивным особенностям: зеркало у этого телескопа не параболическое, а сферическое, не цельное – состоит из 91 сегмента. К тому же зеркало находится под фиксированным углом к горизонту (55°) и может вращаться только на 360° вокруг своей оси. Все это значительно удешевляет конструкцию. Специализируется этот телескоп на спектрографии и успешно используется для поиска экзопланет и измерения скорости вращения космических объектов.
Большой южноафриканский телескоп (SALT)
Принадлежит Южно-африканской Астрономической Обсерватории и находится в ЮАР , на плато Кару , на высоте 1783 м. Размеры его зеркала 11х9,8 м . Оно крупнейшее в Южном полушарии нашей планеты. А изготовлено в России , на «Лыткаринском заводе оптического стекла». Этот телескоп стал аналогом телескопа Хобби-Эберли в США. Но был модернизирован – откорректирована сферическая аберрация зеркала и увеличено поле зрения, благодаря чему кроме работы в режиме спектрографа, этот телескоп способен получать прекрасные фотографии небесных объектов с большим разрешением.
Самый большой телескоп в мире ()
Стоит на вершине потухшего вулкана Мучачос на одном из Канарских островов, на высоте 2396 м. Диаметр главного зеркала – 10,4 м . В создании этого телескопа принимали участие Испания , Мексика и США. Между прочим, этот интернациональный проект обошелся в 176 млн. долларов США, из которых 51% заплатила Испания.
Зеркало Большого Канарского Телескопа, составленное из 36 шестиугольных частей – крупнейшее из существующих на сегодняшний день в мире. Хотя это и самый большой телескоп в мире по размеру зеркала, нельзя назвать его самым мощным по оптическим показателям, так как в мире существуют системы, превосходящие его по своей зоркости.
Расположен на горе Грэхем, на высоте 3,3 км, в штате Аризона (США). Этот телескоп ринадлежит Международной Обсерватории Маунт-Грэм и строился на деньги США, Италии и Германии . Сооружение представляет собой систему из двух зеркал диаметром по 8,4 метра, что по светочувствительности эквивалентно одному зеркалу диаметром 11,8 м . Центры двух зеркал находятся на расстоянии 14,4 метра, что делает разрешающую способность телескопа эквивалентной 22-метровому, а это почти в 10 раз больше, чем у знаменитого космического телескопа "Хаббла". Оба зеркала Большого Бинокулярного Телескопа являются частью одного оптического прибора и вместе представляют собой один огромный бинокль – самый мощный оптический прибор в мире на данный момент.
Keck I и Keck II – еще одна пара телескопов-близнецов. Располагаются по соседству с телескопом «Субару» на вершине гавайского вулкана Мауна-Кеа (высота 4139 м). Диаметр главного зеркала каждого из Кеков составляет 10 метров - каждый из них в отдельности является вторым по величине в мире телескопом после Большого Канарского. Но эта система телескопов превосходит Канарский по «зоркости». Параболические зеркала этих телескопов составлены из 36 сегментов, каждый из которых снабжен специальной опорной системой, с компьютерным управлением.
Очень Большой Телескоп расположен в пустыне Атакама в горном массиве чилийских Анд, на горе Параналь, 2635 м над уровнем моря. И принадлежит Европейской Южной Обсерватории (ESO), включающей в себя 9 европейских стран.
Система из четырех телескопов по 8,2 метра, и еще четырех вспомогательных по 1,8 метра по светосиле эквивалентна одному прибору с диаметром зеркала 16,4 метра.
Каждый из четырех телескопов может работать и отдельно, получая фотографии, на которых видны звезды до 30-й звездной величины. Все телескопы сразу работают редко, это слишком затратно. Чаще каждый из больших телескопов работает в паре со своим 1,8 метровым помощником. Каждый из вспомогательных телескопов может двигаться по рельсам относительно своего «большого брата», занимая наиболее выгодное для наблюдения данного объекта положение. Очень Большой Телескоп – самая продвинутая астрономическая система в мире. На нем была сделана масса астрономических открытий, например, было получено первое в мире прямое изображение экзопланеты.
Космический телескоп «Хаббл»
Космический телескоп «Хаббл» - совместный проект NASA и Европейского космического агентства, автоматическая обсерватория на земной орбите, названная в честь американского астронома Эдвина Хаббла. Диаметр его зеркала только 2,4 м, что меньше самых больших телескопов на Земле. Но из-за отсутствия влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в 7 - 10 раз больше аналогичного телескопа, расположенного на Земле . «Хаббл» принадлежит множество научных открытий: столкновение Юпитера с кометой, изображение рельефа Плутона , полярные сияния на Юпитере и Сатурне...
Телескоп "Хаббл" на земной орбите
Вид «Хаббла» с борта космического корабля «Атлантис» STS-125
Космический телескоп «Хаббл» (КТХ ; Hubble Space Telescope , HST ; код обсерватории «250») - на орбите вокруг , названная в честь Эдвина Хаббла. Телескоп «Хаббл» - совместный проект НАСА и Европейского космического агентства ; он входит в число Больших обсерваторий НАСА.
Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна; в первую очередь - в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы разрешающая способность телескопа в 7-10 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.
История
Предыстория, концепции, ранние проекты
Первое упоминание концепции орбитального телескопа встречается в книге Германа Оберта «Ракета в межпланетном пространстве» (Die Rakete zu den Planetenraumen ), изданной в 1923 году.
В 1946 году американский астрофизик Лайман Спитцер опубликовал статью «Астрономические преимущества внеземной обсерватории» (Astronomical advantages of an extra-terrestrial observatory ). В статье отмечены два главных преимущества такого телескопа. Во-первых, его угловое разрешение будет ограничено лишь дифракцией, а не турбулентными потоками в атмосфере; в то время разрешение наземных телескопов было от 0,5 до 1,0 угловой секунды, тогда как теоретический предел разрешения по дифракции для орбитального телескопа с зеркалом 2,5 метра составляет около 0,1 секунды. Во-вторых, космический телескоп мог бы вести наблюдение в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, в которых поглощение излучений земной атмосферой весьма значительно.
Спитцер посвятил значительную часть своей научной карьеры продвижению проекта. В 1962 году доклад, опубликованный Национальной академией наук США, рекомендовал включить разработку орбитального телескопа в космическую программу, и в 1965 году Спитцер был назначен главой комитета, в задачу которого входило определение научных задач для крупного космического телескопа.
Космическая астрономия стала развиваться после окончания Второй мировой войны. В 1946 году впервые был получен ультрафиолетовый спектр .Орбитальный телескоп для исследований Солнца был запущен Великобританией в 1962 году в рамках программы «Ариэль», а в 1966 году НАСА запустило в космос первую орбитальную обсерваторию OAO-1. Миссия не увенчалась успехом из-за отказа аккумуляторов через три дня после старта. В 1968 году была запущена OAO-2, которая производила наблюдения ультрафиолетового излучения и вплоть до 1972 года, значительно превысив расчётный срок эксплуатации в 1 год.
Миссии OAO послужили наглядной демонстрацией роли, которую могут играть орбитальные телескопы, и в 1968 году НАСА утвердило план строительства телескопа-рефлектора с зеркалом диаметром 3 м. Проект получил условное название LST (Large Space Telescope ). Запуск планировался на 1972 год. Программа подчёркивала необходимость регулярных пилотируемых экспедиций для обслуживания телескопа с целью обеспечения продолжительной работы дорогостоящего прибора. Параллельно развивавшаяся программа «Спейс шаттл» давала надежды на получение соответствующих возможностей.
Борьба за финансирование проекта
Благодаря успеху программы ОАО в астрономическом сообществе сложился консенсус о том, что строительство крупного орбитального телескопа должно стать приоритетной задачей. В 1970 году НАСА учредило два комитета, один для изучения и планирования технических аспектов, задачей второго была разработка программы научных исследований. Следующим серьёзным препятствием было финансирование проекта, затраты на который должны были превзойти стоимость любого наземного телескопа. Конгресс США поставил под сомнение многие статьи предложенной сметы и существенно урезал ассигнования, первоначально предполагавшие масштабные исследования инструментов и конструкции обсерватории. В 1974 году, в рамках программы сокращений расходов бюджета, инициированной президентом Фордом, Конгресс полностью отменил финансирование проекта.
В ответ на это астрономами была развёрнута широкая кампания по лоббированию. Многие учёные-астрономы лично встретились с сенаторами и конгрессменами, было также проведено несколько крупных рассылок писем в поддержку проекта. Национальная Академия Наук опубликовала доклад, в котором подчёркивалась важность создания большого орбитального телескопа, и в результате сенат согласился выделить половину средств из бюджета, первоначально утверждённого Конгрессом.
Финансовые проблемы привели к сокращениям, главным из которых было решение уменьшить диаметр зеркала с 3 до 2,4 метра, для снижения затрат и получения более компактной конструкции. Также был отменён проект телескопа с полутораметровым зеркалом, который предполагалось запустить с целью тестирования и отработки систем, и принято решение о кооперации с Европейским космическим агентством. ЕКА согласилось участвовать в финансировании, а также предоставить ряд инструментов и для обсерватории, взамен за европейскими астрономами резервировалось не менее 15 % времени наблюдений. В 1978 году Конгресс утвердил финансирование в размере 36 млн долл., и сразу после этого начались полномасштабные работы по проектированию. Дата запуска планировалась на 1983 год. В начале 1980-х телескоп получил имя Эдвина Хаббла.
Организация проектирования и строительства
Работа над созданием космического телескопа была поделена между многими компаниями и учреждениями. Космический центр Маршалла отвечал за разработку, проектирование и строительство телескопа, Центр космических полётов Годдарда занимался общим руководством разработкой научных приборов и был выбран в качестве наземного центра управления. Центр Маршалла заключил контракт с компанией «Перкин-Элмер» на проектирование и изготовление оптической системы телескопа (Optical Telescope Assembly - OTA ) и датчиков точного наведения. Корпорация «Локхид» получила контракт на строительство для телескопа.
Изготовление оптической системы
Полировка главного зеркала телескопа, лаборатория компании «Перкин-Элмер», май 1979 года
Зеркало и оптическая система в целом были наиболее важными частями конструкции телескопа, и к ним предъявлялись особо жёсткие требования. Обычно зеркала телескопов изготавливаются с допуском примерно в одну десятую длины волны видимого света, но, поскольку космический телескоп предназначался для наблюдений в диапазоне от ультрафиолетового до почти инфракрасного, а разрешающая способность должна была быть в десять раз выше, чем у наземных приборов, допуск для изготовления его главного зеркала был установлен в 1/20 длины волны видимого света, или примерно 30 нм.
Компания «Перкин-Элмер» намеревалась использовать новые станки с числовым программным управлением для изготовления зеркала заданной формы. Компания «Кодак» получила контракт на изготовление запасного зеркала с использованием традиционных методов полировки, на случай непредвиденных проблем с неопробированными технологиями (зеркало, изготовленное компанией «Кодак», в настоящее время находится в экспозиции музея Смитсоновского института). Работы над основным зеркалом начались в 1979 году, для изготовления использовалось стекло со сверхнизким коэффициентом теплового расширения. Для уменьшения веса зеркало состояло из двух поверхностей - нижней и верхней, соединённых решётчатой конструкцией сотовой структуры.
Резервное зеркало телескопа, Смитсоновский музей авиации и космонавтики, Вашингтон
Работы по полировке зеркала продолжались до мая 1981 года, при этом были сорваны первоначальные сроки и значительно превышен бюджет. В отчётах НАСА того периода выражаются сомнения в компетентности руководства компании «Перкин-Элмер» и её способности успешно завершить проект такой важности и сложности. В целях экономии средств НАСА отменило заказ на резервное зеркало и перенесло дату запуска на октябрь 1984 года. Окончательно работы завершились к концу 1981 года, после нанесения отражающего покрытия из алюминия толщиной 75 нм и защитного покрытия из фторида магния толщиной в 25 нм.
Несмотря на это, сомнения в компетентности «Перкин-Элмер» оставались, поскольку сроки окончания работ над остальными компонентами оптической системы постоянно отодвигались, а бюджет проекта рос. Графики работ, предоставляемые компанией, НАСА охарактеризовало как «неопределённые и изменяющиеся ежедневно» и отложило запуск телескопа до апреля 1985 года. Тем не менее, сроки продолжали срываться, задержка росла в среднем на один месяц каждый квартал, а на завершающем этапе росла на один день ежедневно. НАСА было вынуждено ещё дважды перенести старт, сначала на март, а затем на сентябрь 1986 года. К тому времени общий бюджет проекта вырос до 1,175 млрд долл.
Космический аппарат
Начальные этапы работ над космическим аппаратом, 1980
Другой сложной инженерной проблемой было создание аппарата-носителя для телескопа и остальных приборов. Основными требованиями были защита оборудования от постоянных перепадов температур при нагреве от прямого солнечного освещения и охлаждения в тени Земли и особо точное ориентирование телескопа. Телескоп смонтирован внутри лёгкой алюминиевой капсулы, которая покрыта многослойной термоизоляцией, обеспечивающей стабильную температуру. Жёсткость капсулы и крепление приборов обеспечивает внутренняя пространственная рама из углепластика.
Хотя работы по созданию космического аппарата проходили более успешно, чем изготовление оптической системы, «Локхид» также допустила некоторое отставание от графика и превышение бюджета. К маю 1985 года перерасход средств составил около 30 % от первоначального объёма, а отставание от плана - 3 месяца. В докладе, подготовленном Космическим центром Маршалла, отмечалось, что при проведении работ компания не проявляет инициативу, предпочитая полагаться на указания НАСА.
Координация исследований и управление полётом
В 1983 году, после некоторого противоборства между НАСА и научным сообществом был учреждён Научный институт космического телескопа. Институт управляется Ассоциацией университетов по астрономическим исследованиям (Association of Universities for Research in Astronomy ) (AURA) и располагается в кампусе университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд. Университет Хопкинса - один из 32 американских университетов и иностранных организаций, входящих в ассоциацию. Научный институт космического телескопа отвечает за организацию научных работ и обеспечение доступа астрономов к полученным данным; эти функции НАСА хотело оставить под своим контролем, но учёные предпочли передать их академическим учреждениям.
Европейский координационный центр космического телескопа был основан в 1984 году в городе Гархинг, Германия для предоставления аналогичных возможностей европейским астрономам.
Управление полётом было возложено на Центр космических полётов Годдарда, который находится в городе Гринбелт, Мэриленд, в 48 километрах от Научного института космического телескопа. За функционированием телескопа ведётся круглосуточное посменное наблюдение четырьмя группами специалистов. Техническое сопровождение осуществляется НАСА и компаниями-контакторами через Центр Годдарда.
Запуск и начало работы
Старт шаттла «Дискавери» с телескопом «Хаббл» на борту
Первоначально запуск телескопа на орбиту планировался на октябрь 1986 года, но 28 января приостановила программу «Спейс шаттл» на несколько лет, и запуск пришлось отложить.
Всё это время телескоп хранился в помещении с искусственно очищенной атмосферой, его бортовые системы были частично включены. Расходы на хранение составляли около 6 млн долл. в месяц, что ещё больше увеличило стоимость проекта.
Вынужденная задержка позволила произвести ряд усовершенствований: солнечные батареи были заменены на более эффективные, был модернизирован бортовой вычислительный комплекс и системы связи, а также изменена конструкция кормового защитного кожуха с целью облегчить обслуживание телескопа на орбите.Кроме того, программное обеспечение для управления телескопом было не готово в 1986 году и фактически было окончательно написано только к моменту запуска в 1990 году.
После возобновления полётов шаттлов в 1988 году запуск был окончательно назначен на 1990 год. Перед запуском накопившаяся на зеркале пыль была удалена при помощи сжатого азота, а все системы прошли тщательное тестирование.
В июле 1923 г. в издательстве Ольденбурга в Мюнхене вышла книга «Ракета в космическое пространство». Ее автором был Герман Оберт (Hermann Julius Oberth), ставший известным десятки лет спустя и даже произведенный в «отцы-основатели» ракетной техники. Основные положения его работы можно кратко сформулировать так:
1. При современном состоянии науки и техники возможно создание аппарата, способного выйти за пределы земной атмосферы.
2. В дальнейшем подобные аппараты смогут развивать такую скорость, что преодолеют земное притяжение и уйдут в межпланетное пространство.
3. Имеется возможность создать такие устройства, которые смогут выполнить подобные задачи, имея на своем борту человека, причем без серьезного ущерба его здоровью.
4. При определенных условиях создание таких устройств может стать вполне целесообразным. Такие условия могут возникнуть в ближайшие десятилетия.
В заключительных, констатирующих фразах последней части книги идет обсуждение далеких перспектив - возможности увидеть обратную сторону Луны, запуска искусственных спутников Земли, широкого применения их для различных целей, создания орбитальных станций, осуществления с их помощью определенных видов деятельности, в том числе научных исследований и астрономических наблюдений. Это позволяет считать июль 1923 года «точкой отсчета» космической астрономии.
В ознаменование 90-летия этого события редакция нашего журнала подготовила публикацию цикла статей о реализуемых в настоящее время (или недавно завершенных)
проектах исследования Вселенной, базирующихся на астрономических инструментах за пределами земной атмосферы. Полная летопись этой интереснейшей и активно
развивающейся отрасли астрономии заслуживает отдельной книги, которая, несомненно, уже в скором времени будет написана.
Космические телескопы видимого диапазона
В ходе эволюции человеческий глаз приобрел наибольшую чувствительность к тому участку электромагнитного спектра, который лучше всего пропускается земной атмосферой. Поэтому и астрономические наблюдения с древнейших времен ведутся главным образом в видимом диапазоне. Однако уже в конце XIX века астрономам стало понятно, что «воздушный океан» с его неоднородностями и непредсказуемыми течениями создает слишком много препятствий для дальнейшего развития наблюдательной техники. Если при измерениях положения звезд на небе все эти погрешности в основном устранялись статистическими методами, то попытки получить изображения небесных тел с высоким разрешением оказывались безуспешными даже в местах с наилучшим астроклиматом. При наблюдениях с поверхности Земли самые совершенные телескопы могли обеспечить стандартное разрешение порядка половины угловой секунды, в идеальных случаях - до четверти секунды. Теоретические расчеты показывали, что вынос телескопа за пределы атмосферы позволил бы на порядок улучшить его возможности (в ультрафиолетовой части спектра можно было добиться почти в 20 раз более высокого разрешения).
 |
|
ХАРАКТЕРИСТИКИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА:
> Длина - 13,3 м, диаметр - 4,3 м, масса - 11 тонн
(с установленными приборами - около 12,5 т); две солнечных батареи имеют размеры 2,6x7,1 м.
ПРИБОРЫ, РАБОТАВШИЕ ИЛИ РАБОТАЮЩИЕ НА ОБСЕРВАТОРИИ HUBBLE: > Широкоугольная и планетарная камера {Wide Field and Planetary Camera). Оснащена набором из 48 светофильтров для выделения участков спектра,
представляющих особый интерес для астрофизических наблюдений. В составе камер - 8 ПЗС-матриц (2 секции по 4 матрицы каждая). Широкоугольная
камера имеет больший угол обзора, планетарная камера обладает большим эквивалентным фокусным расстоянием, позволяя получать большие увеличения.
Именно этой камерой сделаны все потрясающие «пейзажные» снимки.
|
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
Начало практического воплощения идей внеатмосферной астрономии связано с именем американского астрофизика Лаймана Спитцера (Lyman Spitzer). В 1946 он подготовил для проекта RAND (Research and Development - «Исследования и разработка») компании Douglas Aircraft обширный доклад «Астрономические преимущества внеземной обсерватории», в котором не только доказал, что крупные орбитальные телескопы неизмеримо расширят возможности исследования небесных объектов, но и наметил развернутую программу таких исследований. Первая орбитальная обсерватория (для фотографирования Солнца) была запущена Великобританией в 1962 г. в рамках программы Ariel.
В 1968 г. Национальная аэрокосмическая администрация США (NASA) утвердила план строительства телескопа-рефлектора с диаметром зеркала 3 м. Проект получил условное название LST (Large Space Telescope - «Большой космический телескоп»). Запуск был запланирован на 1972 г. Но борьба продолжалась теперь уже в финансовой «плоскости»: средства то выделялись, то очередное правительство и Конгресс сокращали финансирование, вплоть до полного сворачивания программы. Диаметр объектива телескопа уменьшили до 2,4 м, зато появился новый участник проекта - Европейское Космическое агентство (ESA), взявшееся «в обмен» на 15% наблюдательного времени частично финансировать программу и участвовать в изготовлении отдельных приборов.
В 1979 г. был опубликован доклад NASA «Стратегия космической астрономии и астрофизики на 1980-е годы», в котором предполагалось осуществление программы «Большие обсерватории». Уже профинансированный Конгрессом в 1978 г. LST стал одним из четырех элементов проекта - ему была отведена роль «наблюдателя» в видимом, а также ближнем инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. Комптоновская обсерватория (CGRO) отвечала за исследования в жестком рентгеновском и гамма-диапазоне,2 телескоп Chandra (СХО) должен был исследовать мягкое рентгеновское излучение, a Spitzer (SST) - средний и дальний инфракрасный участок спектра.
Hubble Space Telescope
Работы по созданию LST двигались наиболее быстро. Первоначально его отправка на орбиту планировалась на 1983 г. Правда, тогда его запустить не удалось, но было решено присвоить орбитальной обсерватории имя Эдвина Хаббла (Edwin Hubble). 24 апреля 1990 г. шаттл Discovery вывел телескоп на расчетную орбиту. От начала проектирования до запуска на этот проект было затрачено 2,5 млрд. долларов - при начальном бюджете $400 млн.
В настоящее время Hubble является старейшим и наиболее «плодовитым» астрономическим инструментом, работающим за пределами атмосферы. Для поддержания его в рабочем состоянии NASA организовала 4 ремонтных миссии, последнюю из которых осуществил экипаж шаттла Atlantis в мае 2009 г. Общие расходы на эксплуатацию орбитальной обсерватории с американской стороны составили более 6 млрд. долларов; еще 593 млн. евро выделило ESA.
Управление полетом, прием данных и их первичная обработка осуществляются Центром космических полетов Годдарда (Goddard Space Flight Center). В течение суток данные передаются в Научный институт космического телескопа (Space Telescope Science Institute, STScI), отвечающий за их основную обработку и публикацию для использования научным сообществом. Телескоп Hubble работает как международная исследовательская лаборатория. Рассматриваются проекты, поступающие со всего мира, хотя конкуренция за наблюдательное время весьма жесткая, поэтому реализуется в среднем один из 10 проектов.
Научные достижения телескопа Hubble. Несмотря на то, что после начала работы обнаружились отклонения формы главного зеркала телескопа от расчетной (не позволившие задействовать его «в полную силу»), Hubble практически сразу начал приносить ценные научные результаты. При создании этого инструмента было заявлено, что его основная задача - «устремить взор вглубь Вселенной». Ему предстояло, прежде всего, отработать «аванс» - продолжить исследования, начатые его «крестным отцом» Эдвином Хабблом:уточнить постоянную и проверить закон его имени, подтвердить интерпретацию красного смещения как допплеровского эффекта и реальность расширения Вселенной. С этими задачами ставший уже легендарным космический телескоп успешно справился.
В доказательствах того, что наша Галактика - не единственная подобная система во Вселенной, астрономы уже давно не нуждаются. Также не вызывает сомнений тот факт, что все эти «звездные острова» (точнее - их гравитационно связанные группы), постоянно удаляются друг от друга. Скорость взаимного удаления прямо пропорциональна расстоянию между объектами, а коэффициент пропорциональности носит название «константы Хаббла» (Н0). Ее первые оценки, сделанные самим Хабблом, давали значение порядка пятисот километров в секунду на мегапарсек. На протяжении последующих 90 лет они неоднократно пересматривались, будучи предметом ожесточенных дискуссий: ведь на самом деле эта константа, приведенная к системным единицам, представляет собой величину, обратную - ни много, ни мало - возрасту Вселенной. Последнее, наиболее точное ее значение равно 70,4 (км/с)/Мпк (Н0=2,28х10 -18 с -1), и немалую лепту в его установление внесли измерения, проведенные телескопом Hubble. Именно это и принято считать его главным «научным подвигом».
Установив факт расширения Вселенной, Эдвин Хаббл этим и ограничился, но его «космический тезка» пошел дальше и сумел не только подтвердить это на новом техническом уровне, но и доказать неравномерность этого расширения (точнее - его ускорение). Такое открытие требовало проведения измерений спектральных характеристик объектов на предельно больших расстояниях - а в этом был «силен» только Hubble. Удалось сделать несколько тысяч оценок блеска сверхновых типа 1а, особенность которых заключается в том, что в максимуме вспышки они выделяют примерно одинаковое количество энергии, а значит, наблюдаемая яркость вспышки зависит только от расстояния до ее источника.6 В выполнении этой программы исследований участвовало более десятка наземных и космических телескопов. Плоды такой кооперации были весьма успешными, а степень важности полученных результатов для науки оказалось достаточной для того, чтобы присудить коллективу авторов открытия Нобелевскую премию в области физики.
Для проверки «дальнобойности» телескопа было проведено несколько так называемых глубоких обзоров Вселенной. Для этого выбиралась площадка на небе, на которой отсутствуют близкие галактики и звезды нашей Галактики, и проводилось фотографирование с максимально длительными экспозициями. При этом удавалось запечатлеть очень удаленные объекты различных типов, размеров, светимостей и возрастов. Среди них были и молодые звездные скопления, которые только готовятся стать «привычными» галактиками, и уже вполне сформировавшиеся звездные системы. Глубокие обзоры Вселенной - Hubble Deep Field (HDF), в шутку названные астрономами «Глубокими Проколами Вселенной» -это взгляд сквозь миллиарды лет, в древнейшую историю нашего мира.
В ходе одного из «проколов» Hubble сосредоточил свое внимание на площадке размером в одну тридцатимиллионную часть небесной сферы и обнаружил на ней более 3000
тусклых - на пределе видимости - галактик. Детальный снимок другой подобной области неба продемонстрировал такую же картину, из чего был сделан вывод об изотропности
Вселенной - ее однородности во всех направлениях на больших масштабах. Поскольку такие наблюдения требуют весьма длительных экспозиций (во время одного из
сеансов «выдержка» достигла 11,3 суток), они были единичными. Астрономам удалось увидеть протогалактики - первые сгустки материи, сформировавшиеся менее чем через
миллиард лет после Большого взрыва и позже объединившиеся в звездные системы современного вида.
Особого внимания заслуживает уникальный эксперимент «Глубокий обзор Большими обсерваториями» (Great Observatories Origins Deep Survey - GOODS), осуществленный
скоординированными усилиями космических телескопов Hubble, Spitzer, Chandra, орбитального рентгеновского телескопа XMM-Newton и ряда крупнейших наземных инструментов.
Объектом наблюдений стали две площадки из программы Hubble Deep Field. На красном смещении Z=6 достигнута пространственная разрешающая способность порядка килопарсека,
для 60 тыс. галактик поля определены фотометрические красные смещения. Участники этого проекта утверждают, что они заглянули на 13 млрд. лет назад, в эпоху
реионизации, когда излучение первых звезд вызвало распад части атомов межзвездного водорода на электроны и протоны.
Рекордным пока что является «погружение» в глубины Вселенной, анонсированное в сентябре 2012 г. (Hubble extreme Deep Field). На протяжении 10 лет участок неба в
созвездии Печи экспонировался с суммарной выдержкой 2 млн. секунд. Астрономы утверждают, что в данном случае они увидели Вселенную в совершенно «детском» возрасте - не более
полумиллиарда лет. Самые тусклые галактики на снимке (всего их там насчитывается порядка 5500) имеют яркость в 10 млрд. раз ниже предела чувствительности
человеческого зрения.
 |
|
АКЦ ФИАН
Астрокосмический центр Физического института Академии Наук, Россия
ESA Европейское Космическое агентство NASA Национальная аэрокосмическая администрация, США CNES Национальный центр космических исследований, Франция CSA Канадское космическое агентство ASI Итальянское космическое агентство JAXA Японское агентство аэрокосмических исследований SSC Шведская космическая корпорация |
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
| Под названиями телескопов приведены параметры орбиты, оператор и дата запуска |
 |
Долгое время астрофизики-теоретики пытались убедить научную общественность в том, что сверхмассивные черные дыры обязательно должны присутствовать в центральных областях галактик, но наблюдательных доказательств этого не имели. Стоило «вмешаться в спор» телескопу Hubble - и все встало на свои места: сейчас экзотикой является скорее галактика без центральной черной дыры. Теперь аргументы ученых выглядят весьма убедительно: систематические наблюдения большого количества звездных систем выявили корреляцию между размерами балджа (центрального сгущения галактики) и массой сверхплотных объектов в их центрах, определяемой по лучевым скоростям звезд.
Не все результаты космического телескопа требовали сложных долговременных наблюдений. Среди его снимков много таких, которые сами по себе уже представляют решенные астрофизические задачи. Рождение звезд в «Трехдольной туманности» М20 он продемонстрировал исключительно наглядно. Планетарная туманность NGC 7027 - финальная стадия эволюции звезды, похожей на наше Солнце. Классическими стали «Столпы творения» в туманности «Орел»...
В момент подготовки «полетного задания» обсерватории некоторые проблемы не просто не были приоритетными - астрономы только догадывались о том, что они возникнут. К
таким задачам, прежде всего, следует отнести поиск планет иных звезд (экзопланет). Благодаря высокой чувствительности своих детекторов и отсутствию влияния
земной атмосферы Hubble способен зарегистрировать ничтожное изменение блеска наблюдаемой звезды, вызванное прохождением перед ее диском спутника планетных размеров.
В технике наблюдений такой способ поиска экзопланет называется «методом транзитов». Он применим только для объектов, плоскость орбиты которых слабо наклонена
к направлению на Землю, зато позволяет сразу определить много их характеристик - в частности, размер, массу, а иногда и состав атмосферы (путем спектрального
анализа излучения звезды во время «затмения»). Прорывным открытием следует признать первое обнаружение органической молекулы - метана СН4 -в газовой оболочке
планеты-гиганта HD 189733b с использованием одного из важнейших приборов телескопа Hubble - спектрометра NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer),
установленного на борту обсерватории через семь лет после запуска в ходе второй ремонтной миссии.
Кроме планетоподобных тел, космический телескоп подтвердил существование многочисленных протопланетных дисков в областях звездообразования (туманность «Орел», Большая Туманность Ориона) и возле некоторых звезд. Эти открытия инициировали появление весьма перспективного научного направления - поисков и исследования экзокомет, поясов экзоастероидов. Теперь уже очевидно, что процесс формирования планет в нашей Галактике происходит постоянно. Немало доказательств Hubble собрал для общепринятого с недавнего времени вывода о том, что экзопланеты должны быть во Вселенной вполне заурядным и распространенным явлением.
 |
|
Космический телескоп Hubble предоставил нам возможность полюбоваться потрясающим изображением яркого кольца звездообразования, окружающего сердце спиральной галактики с
перемычкой, обозначенной индексом NGC 1097. Эта галактика удалена от нас примерно на 45 млн. световых лет и видна в южном созвездии Печи. Она относится к классу
сейфертовских галактик, этот факт, что ее главная плоскость почти перпендикулярна к направлению на Землю, делает ее особенно «лакомым» объектом для астрономов.
Скрытая в самом центре галактики сверхмассивная черная дыра (ЧД) с массой окло 100 млн. солнечных масс постепенно поглощает вещество из окружающего пространства.
Это вещество, падая на ЧД, «закручивается» в аккреционный диск, разогревается и начинает излучать в широком диапазоне электромагнитных волн. Контуры диска четко
очерчены сравнительно недавно «родившимися» звездами, материалом для которых является падающее на ЧД вещество центрального бара (перемычки) галактики. Эти области
звездообразования ярко светятся благодаря излучению облаков ионизованного водорода. Диаметр кольца составляет около 5 тыс. световых лет, а спиральные рукава NGC 1097
простираются на десятки тысяч световых лет за ее пределы.
Однако в поведении этой галактики наблюдаются отдельные моменты, которые резко выделяют ее из сообщества подобных объектов. У нее имеется два небольших компаньона - эллиптическая галактика NGC 1097А, находящаяся на расстоянии 42 тыс. световых лет от центра «основной» звездной системы, и карликовая галактика NGC 1097В. Их наличие, безусловно, влияет на эволюцию необычного космического «трио». Существуют серьезные основания утверждать, что в недалеком (по космическим масштабам) прошлом взаимодействие между его членами было более тесным и активным. NGC 1097 является также уникальным регионом для «охотников за сверхновыми»: в ней уже отмечено три случая вспышек звезд большой массы в период между 1992 и 2003 гг. В этом отношении она заслуживает особого внимания и проведения регулярного мониторинга. |
 |
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
Основной «сферой деятельности» мощного космического телескопа, конечно же, мыслились исследования дальнего Космоса. Поэтому при изучении нашей Солнечной системы его потенциал был задействован довольно ограниченно. Но и перечень его достижений в ее пределах также впечатляет. Прежде всего, следует отметить небывалое в истории астрономии сопровождение падения на Юпитер обломков кометы Шумейкер-Леви 9 (D/1993 F2 Shoemaker-Levy 9) в июле 1994 г. Этот случай стал первым наблюдавшимся столкновением двух тел Солнечной системы.
Телескоп Hubble наконец-то сфотографировал поверхность Плутона с таким разрешением, что стало возможным говорить о составлении его карты. На снимках, сделанных космической обсерваторией, эксперты различают полярные шапки, яркие перемещающиеся пятна и загадочные линии. Впечатляющим было также открытие у Плутона, в дополнение к уже известному спутнику Харону, еще четырех небольших лун - Никты, Гидры, PIV, PV.
При наблюдениях астероида Веста (4 Vesta) планетологов поразила высокая разрешающая способность и четкая детализация поверхности (конечно, не стоит сравнивать снимки, сделанные полтора десятка лет назад с расстояния более 110 млн. км, с теми, которые получил космический аппарат Dawn в 2011-12 гг., находясь на орбите вокруг Весты). После того, как Hubble в 2006 г. провел исследования объекта 2003 UB313, вначале считавшегося 10-й планетой Солнечной системы, а позже получившего имя Эрида (136199 Eris), это небесное тело было признано слишком маленьким, чтобы «носить звание» планеты. Не подлежит сомнению и важность открытия полярных (авроральных) сияний на планетах-гигантах Юпитере и Сатурне, а также на юпитерианских лунах Ио и Ганимеде.
 |
|
Важным объектом исследований телескопа Hubble стали планетарные туманности - посмертный этап эволюции звезд типа нашего Солнца. По мере истощения запасов
термоядерного горючего они начинают периодически выбрасывать свое вещество в окружающее пространство, переходя в состояние белого карлика - сверхплотного объекта,
выделяющего энергию за счет медленного гравитационного сжатия. Сброшенные оболочки, освещаемые излучением звездного остатка, формируют сложные структуры, в
которых просматривается динамика процесса испускания вещества.
Ярким примером таких структур могут служить газовые волокна туманности NGC 5189, расположенной в южном созвездии Мухи на расстоянии 1800 световых лет (она имеет неофициальное название «Спираль»). Можно предположить, что туманность была сформирована в процессе взаимодействия двух независимых расширяющихся структур, наклоненных друг к другу. Подобную двойную биполярную структурированность обычно объясняют наличием у «сгоревшей» звезды массивного спутника, который своим притяжением влияет на направление «рек» истекающего газа. Хотя это объяснение весьма правдоподобно, визуально обнаружить такой компаньон в данном случае не удалось. Яркие золотистые кольца состоят из большого количества радиальных нитей и кометоподобных узлов. Обычно они формируются комбинированным воздействием ионизирующего излучения и звездного ветра. Фотография была сделана 6 июля 2012 г. Камерой широкого поля (Wide Field Camera 3) через узкополосные фильтры, центрированные на основные линии эмиссии ионизированных атомов серы, водорода и кислорода. Для определения цвета звезды в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне использовались широкополосные фильтры. |
| КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ |
Поскольку сервисные миссии к обсерватории Hubble больше невозможны (из-за прекращения полетов американских кораблей многоразового использования), ее технические возможности со временем будут только сокращаться, а оборудование - морально устаревать. NASA гарантирует полноценное функционирование телескопа как минимум до 2015 г. Его предполагаемый «сменщик», названный в честь бывшего директора американского космического ведомства Джеймса Уэбба (James Webb Space Telescope -JWST), будет ориентирован в основном на ближний инфракрасный диапазон. Связано это с тем, что в результате развития технологии адаптивной оптики, компенсирующей влияние неоднородностей атмосферы, наземные обсерватории в скором времени смогут делать снимки небесных объектов с «хаббловским» разрешением, затрачивая на это намного меньше средств и усилий, чем требуется для вывода на орбиту и эксплуатации сравнимого по размерам инструмента.
Телескоп «Джеймс Уэбб» - это орбитальная инфракрасная обсерватория, которая должна заменить тот самый знаменитый космический телескоп «Хаббл».
Это очень сложный механизм. Работа над его идет около 20 лет! «Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6,5 метров в диаметре и стоить около 6.8 млрд долларов. Для сравнения, диаметр зеркала «Хаббла» - «всего» 2.4 метра.
Посмотрим?
1. Телескоп «Джеймс Уэбб» должен быть размещен на гало-орбите в точке Лагранжа L2 системы Солнце - Земля. А в космосе холодно. Здесь показаны испытания, проводимые 30 марта 2012, направленные на изучение возможности противостоять холодным температурам пространства. (Фото Chris Gunn | NASA):
2. «Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6.5 метров в диаметре с площадью собирающей поверхности 25 м². Много это, или мало? (Фото Chris Gunn):
3. Сравним с «Хабблом». Зеркало «Хаббла» (слева) и «Уэбба» (справа) в одном масштабе:
4. Полномасштабная модель космического телескопа Джеймса Уэбба в Остине, штат Техас, 8 марта 2013. (Фото Chris Gunn):
5. Проект телескопа представляет собой международное сотрудничество 17 стран, во главе которых стоит NASA, со значительным вкладом Европейского и Канадского космических агентств. (Фото Chris Gunn):
6. Изначально запуск намечался на 2007 год, в дальнейшем переносился на 2014 и на 2015 год. Однако первый сегмент зеркала был установлен на телескоп лишь в конце 2015 года, а полностью главное составное зеркало было собрано только в феврале 2016 года.(Фото Chris Gunn):
7. Чувствительность телескопа и его разрешающая способность напрямую связаны с размером площади зеркала, которое собирает свет от объектов. Учёные и инженеры определили, что минимальный диаметр главного зеркала должен быть 6.5 метра, чтобы измерить свет от самых далёких галактик.
Простое изготовление зеркала, подобного зеркалу телескопа «Хаббл», но большего размера, было неприемлемо, так как его масса была бы слишком большой, чтобы можно было запустить телескоп в космос. Команде учёных и инженеров необходимо было найти решение, чтобы новое зеркало имело 1/10 массы зеркала телескопа «Хаббл» на единицу площади. (Фото Chris Gunn):
8. Не только у нас всё дорожает от начальной сметы. Так, стоимость телескопа «Джеймс Уэбб» превысила изначальные расчёты по меньшей мере в 4 раза. Планировалось, что телескоп обойдётся в 1,6 млрд долл. и будет запущен в 2011 году, однако по новым оценкам стоимость может составить 6.8 млрд, при этом запуск состоится не ранее 2018 года. (Фото Chris Gunn):
9. Это спектрограф ближнего инфракрасного диапазона. Он будет анализировать спектр источников, что позволит получать информацию как о физических свойствах исследуемых объектов (например, температуре и массе), так и об их химическом составе. (Фото Chris Gunn):
Телескоп позволит обнаруживать относительно холодные экзопланеты с температурой поверхности до 300 К (что практически равно температуре поверхности Земли), находящиеся дальше 12 а. е. от своих звёзд, и удалённые от Земли на расстояние до 15 световых лет. В зону подробного наблюдения попадут более двух десятков ближайших к Солнцу звезд. Благодаря «Джеймсу Уэббу» ожидается настоящий прорыв в экзопланетологии - возможностей телескопа будет достаточно не только для того, чтобы обнаруживать сами экзопланеты, но даже спутники и спектральные линии этих планет.
11. Инженеры тестируют в камере. систему подъема телескопа, 9 сентября 2014. (Фото Chris Gunn):
12. Исследование зеркал, 29 сентября 2014. Шестиугольная форма сегментов была выбрана не случайно. Она обладает высоким коэффициентом заполнения и имеет симметрию шестого порядка. Высокий коэффициент заполнения означает, что сегменты подходят друг к другу без зазоров. Благодаря симметрии 18 сегментов зеркала можно разделить на три группы, в каждой из которых настройки сегментов идентичны. Наконец, желательно, чтобы зеркало имело форму, близкую к круговой - для максимально компактного фокусирования света на детекторах. Овальное зеркало, например, дало бы вытянутое изображение, а квадратное послало бы много света из центральной области. (Фото Chris Gunn):
13. Очистка зеркала сухим льдом из двуокиси углерода. Тряпками здесь никто не трет. (Фото Chris Gunn):
14. Камера A — это гигантская испытательная камера с вакуумом, которая будет моделировать космическое пространства при испытаниях телескопа «Джеймса Уэбба», 20 мая 2015. (Фото Chris Gunn):
17. Размер каждого из 18 шестигранных сегментов зеркала составляет 1.32 метра от ребра до ребра. (Фото Chris Gunn):
18. Масса непосредственно самого́ зеркала в каждом сегменте - 20 кг, а масса всего сегмента в сборе - 40 кг. (Фото Chris Gunn):
19. Для зеркала телескопа «Джеймса Уэбба» используется особый тип бериллия. Он представляет собой мелкий порошок. Порошок помещается в контейнер из нержавеющей стали и прессуется в плоскую форму. После того как стальной контейнер удалён, кусок бериллия разрезается пополам, чтобы сделать две заготовки зеркала около 1.3 метра в поперечнике. Каждая заготовка зеркала используется для создания одного сегмента. (Фото Chris Gunn):
20. Затем поверхность каждого зеркала стачивается для придания формы, близкой к расчётной. После этого зеркало тщательно сглаживают и полируют. Этот процесс повторяется до тех пор, пока форма сегмента зеркала не станет близка к идеальной. Далее сегмент охлаждается до температуры −240 °C, и с помощью лазерного интерферометра производятся измерения размеров сегмента. Затем зеркало с учётом полученной информации проходит окончательную полировку. (Фото Chris Gunn):
21. По завершению обработки сегмента передняя часть зеркала покрывается тонким слоем золота для лучшего отражения инфракрасного излучения в диапазоне 0,6-29 мкм, и готовый сегмент проходит повторные испытания при криогенных температурах. (Фото Chris Gunn):
22. Работа над телескопом в ноябре 2016 года. (Фото Chris Gunn):
23. НАСА завершило сборку космического телескопа «Джеймс Уэбб» в 2016 году и приступило к его испытаниям. Это снимок от 5 марта 2017 года. На длинной выдержке техники выглядят призраками. (Фото Chris Gunn):
26. Дверь в ту самую камеру А с 14-й фотографии, в которой моделируется космическое пространство. (Фото Chris Gunn):
28. Текущие планы предусматривают, что телескоп будет запущен с помощью ракеты «Ариан-5» весной 2019 года. Отвечая на вопрос о том, что ученые ожидают узнать с помощью нового телескопа, ведущий научный сотрудник проекта Джон Мэтер сказал: «Надеюсь, мы найдем что-то, о чем никто ничего не знает». UPD. Запуск телескопа «Джеймс Уэбб» перенесен на 2020 год. (Фото Chris Gunn).
Человека всегда волновали тайны мироздания. Когда появилась наша вселенная? Как давно? Существуют ли другие планеты, похожие на Землю? Вопросов огромное количество, и астрономы с помощью своих приборов всегда пытались увидеть в космосе больше, дальше и отчётливей.
Осуществлять наблюдение с поверхности нашей планеты в целом достаточно удобно. Надо просто выбрать место с атмосферой, не загрязнённой различными выбросами. Линзу телескопа можно сделать настолько большой, насколько позволяют имеющиеся технологии. Осталось только автоматизировать процесс наблюдения и записи результатов. И, казалось бы, всё, готовься узнать все тайны мира. Однако перед исследователями возникает большая проблема, связанная с поглощением земной атмосферой приходящего из космоса инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Между тем, в этом невидимом человеческим глазом волновом диапазоне содержится огромный объём информации, помогающей понять сущность происходящих процессов.
Лайман Спитцер
Идею создания средства наблюдения, картинка которого не подвержена искажению земной атмосферой, впервые выдвинул Герман Оберт в 1923 году. В то время такие перспективы казались очень далёким будущим. Однако уже в 1946 году в работе астрофизика Лаймана Спитцера были сформулированы основные принципы функционирования внеземной обсерватории. В качестве основного рабочего элемента предлагалось использовать не систему линз, как в обычных земных телескопах, а огромное зеркало, которое будет собирать на своей поверхности потоки исходящего излучения. При этом на точность наблюдения будет влиять только ровность зеркальной поверхности без каких-либо привнесённых искажений, вызванных турбулентными потоками земной атмосферы. Ну и конечно такой телескоп мог бы работать во всех интересующих диапазонах.
Период от формулирования идеи до её воплощения составил более 40 лет. Ведь сначала необходимо было детально отработать процедуру вывода телескопа на околоземную орбиту, да и инструменты, позволяющие с огромной точностью отполировать поверхность зеркала, появились только в 60-х годах прошлого века.
Первопроходцем в сфере создания больших космических телескопов по праву считается американская корпорация НАСА. Начиная с 1962 года она вплотную занималась созданием универсальных средств наблюдения. Первые орбитальные астрономические обсерватории (ОАО) были достаточно громоздкими и не имели устойчивых каналов связи с центром управления для передачи накопленной информации. Но даже эта несовершенная техника позволила сделать ряд научных открытий. Например, впервые была сфотографирована и изучена ультрафиолетовая спектрограмма Солнца.
Телескоп Хаббл
Следующим шагом должна была стать разработка телескопа с большим зеркалом, которое можно было бы использовать для изучения удалённых галактик и планет. Его строительство продолжалось около 15 лет, а стоимость была настолько велика, что НАСА пришлось обращаться за помощью к Европейскому космическому агентству. В результате на орбиту он был выведен только в 1990 году. Телескоп получил имя американского учёного Эдвина Хаббла, который разработал концепцию расширяющейся Вселенной.
Первые результаты работы нового космического телескопа оказались просто ошеломляющими. Невозможная ранее разрешающая способность, позволяющая без всяких искажений получить отчётливое изображение далёких планет, произвела настоящий фурор в научном сообществе. С помощью «Хаббла» удалось в деталях рассмотреть процесс столкновения кометы Шумейкера-Леви с Юпитером, получить чёткие изображения поверхности Плутона, обнаружить ранее неизвестные планеты, находящиеся вне солнечной системы.
Фрагмет туманности Киля, сфотографированной телескопом Хаббл в 2010 году
Срок службы космического телескопа «Хаббл» заканчивается в 2014 году. Ему на смену должен прийти новый аппарат, строительство которого уже вовсю ведётся НАСА и Европейским космическим агентством. Участвуют в разработках и российские учёные. Планируется, что новый телескоп получит имя Джеймса Вебба, талантливейшего американского учёного, внёсшего огромный вклад в изучение теории происхождении нашего мира.
Диаметр зеркала нового телескопа будет равен 6,5 метров (у «Хаббла» - 2,5 м). Для его защиты от солнечной радиации предполагается развернуть огромный отражающий экран, целью которого будет отведение лишнего тепла от измерительных датчиков. Телескоп сможет заглянуть ещё дальше во вселенную, уловить излучение самых далёких звёзд. Поэтому неслучайно, что основной целью выведения его на орбиту считается проведение целого комплекса наблюдений в отношении планетарных систем вне нашей галактики, изучение их физико-химических параметров и определение возможности существования на них органической жизни. С помощью нового телескопа учёные будут стремиться доказать, что мы не одиноки во вселенной.